贛西北洞上鈾礦床產(chǎn)鈾花崗巖的時代、巖石地球化學(xué)特征及其地質(zhì)意義

黨飛鵬， 呂 川， 唐湘生， 張 勇， 肖志斌， 李志鵬， 湯君陽，張 濤

1.核工業(yè)二七〇研究所，江西 南昌 330200；

2.核資源與環(huán)境國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 南昌 330013；

3.東華理工大學(xué)地質(zhì)調(diào)查研究院，江西 南昌 330013；

4.中國地質(zhì)調(diào)查局鈾礦地質(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300170

0 引言

九嶺地區(qū)位于九嶺-鄣公山鎢錫多金屬成礦帶的西段，是江西省重要的W–Sn–Cu–Mo–Li–Nb–Ta–U礦集區(qū)，已探明有色金屬、稀有金屬、貴金屬和放射性礦產(chǎn)200余處。九嶺地區(qū)的鈾礦找礦工作成果豐碩，該區(qū)北部落實(shí)了修水鈾礦化集中區(qū)，發(fā)現(xiàn)了董坑、保峰源、大椿、白土、洞下等鈾礦床，礦化類型為碳硅泥巖型（趙鳳民，2011）；南部宜豐—奉新一帶開展了放射性伽瑪測量和鈾礦普查，僅發(fā)現(xiàn)了洞上鈾礦床和茅坪、東槽鈾礦化點(diǎn)，礦化類型為花崗巖型硅質(zhì)脈亞型，均分布在燕山期甘坊巖體內(nèi)。已有研究集中在洞上鈾礦床地質(zhì)特征、礦化特征、礦化富集規(guī)律及控礦因素等方面，認(rèn)為鈾礦體定位在北北東向甘坊-蘭溪硅化斷裂內(nèi)及其上下盤，賦礦圍巖為中粗粒斑狀黑（二）云母花崗巖（竇小平，2004；竇小平等，2015），但產(chǎn)鈾花崗巖的形成時代及成因尚不清楚。為此，文章在野外地質(zhì)調(diào)查的基礎(chǔ)上，對洞上鈾礦床產(chǎn)鈾花崗巖進(jìn)行巖相學(xué)、年代學(xué)及巖石地球化學(xué)系統(tǒng)分析，并結(jié)合區(qū)域構(gòu)造演化，探討產(chǎn)鈾花崗巖形成的構(gòu)造背景與產(chǎn)鈾潛力。

1 研究區(qū)地質(zhì)特征

九嶺地區(qū)位于揚(yáng)子板塊東南緣江南造山帶中段，基底地層為新元古界雙橋山群淺變質(zhì)巖，蓋層為南華紀(jì)和震旦紀(jì)—中三疊世的海相沉積地層、白堊紀(jì)—古近紀(jì)陸相地層（王迪，2017；段政等，2019；圖1）。其中，雙橋山群（）廣泛出露于九嶺地區(qū)北部、西部和南部，是斷陷環(huán)境中形成的海相泥砂質(zhì)碎屑巖-火山碎屑巖-噴發(fā)熔巖組合（蔣少涌等，2015；項(xiàng)新 葵等，2015a，2015b）。南 華系（Nh1）—奧陶系（O）分布于北部（圖1b），為一套連續(xù)的碳酸鹽巖-硅質(zhì)巖沉積組合，是海相沉積蓋層。上三疊統(tǒng)（T3）為海陸交互相的含煤建造，下中侏羅統(tǒng)（J1-2）為河湖相沉積，上白堊統(tǒng)（K2）—新近系（N）為紅色巖系，分布在西部和南部，是陸相沉積蓋層?；椎貙影l(fā)生了褶皺作用，形成了九嶺復(fù)式緊密線型褶皺，軸線呈近東西（北東東）向。斷裂構(gòu)造以近東西（北東東）向壓扭性斷裂和北東、北北東向走滑斷裂為主，次為北西向、近南北向硅化斷裂。巖漿巖以晉寧期中—酸性侵入巖和燕山期酸性侵入巖套、巖枝、巖脈為主，前者侵位于雙橋山群中，形成了巨大的九嶺巖基，整體呈近東西向展布，出露面積大于4000 km2，是華南最大的花崗質(zhì)巖基之一，也是鎢多金屬礦化的賦礦圍巖；后者侵位于九嶺巖基或雙橋山群中，規(guī)模大小不一，與北部鎢-錫-銅礦化及南部鈾-鈮-鉭-鋰等金屬成礦作用關(guān)系密切（蔣少涌等，2015；張勇等，2017，2019，2020；張勇，2018；張達(dá)等，2021）。

1—第四系；2—古近系；3—上白堊統(tǒng)；4—奧陶系；5—寒武系；6—下南華統(tǒng)；7—新元古界雙橋山群；8—晉寧期花崗巖；9—燕山早期第一階段花崗巖；10—燕山早期第二階段花崗巖；11—燕山晚期花崗巖；12—細(xì)晶巖脈、花崗斑巖脈；13—推滑覆斷層、剝離斷層；14—斷裂構(gòu)造；15—不整合界線；16—地質(zhì)界線；17—巖相界線；18—鈾礦床及名稱a—大地構(gòu)造位置簡圖（張勇，2018）；b—鈾礦地質(zhì)簡圖圖1 九嶺地區(qū)大地構(gòu)造位置及鈾礦地質(zhì)簡圖Fig.1 Geotectonic location map and uranium geological map of Jiuling area(a) Geotectonic location map (Zhang, 2018); (b) Uranium geological map1–Quaternary; 2–Paleogene; 3–Upper Cretaceous; 4–Ordovician; 5–Cambrian; 6–Lower Nanhuan System; 7–Neoproterozoic Shuangqiaoshan Group; 8–Granite of Jinning Period; 9–Granite of first stage in Early Yanshanian; 10–Granite of second stage in Early Yanshanian; 11–Granite of Late Yanshanian; 12–fine-grain dike or ranite-porphyry vein; 13–nappe structure; 14–fault structure; 15–unconformity; 16–geological boundary;17–lithologic interface; 18–uranium deposit

洞上鈾礦床位于九嶺地區(qū)南部燕山期甘坊巖體中部，主要受北北東向蘭溪-甘坊硅化斷裂控制（圖1，圖2）。礦床內(nèi)主要出露燕山早期中粗粒斑狀黑云母花崗巖、中粗粒二云母花崗巖和燕山晚期細(xì)晶巖、細(xì)粒白云母花崗巖。蘭溪-甘坊斷裂斜貫該區(qū)，帶內(nèi)常見灰色—紅褐色硅質(zhì)-玉髓脈、硅化角礫巖、硅化碎裂巖等，上下盤次一級硅化斷裂（裂隙）發(fā)育，多呈帶組狀。北北東向斷裂控制著鈾礦體的產(chǎn)狀、規(guī)模、形態(tài)等。鈾礦化產(chǎn)于中粗粒斑狀黑（二）云母花崗巖中，硅化、赤鐵礦化、黃鐵礦化、螢石化等熱液蝕變發(fā)育，地表常見鈣鈾云母、銅鈾云母。鈾礦石以瀝青鈾礦-硫化物型和瀝青鈾礦-螢石型為主。

1—新元古界雙橋山群；2—晉寧期花崗閃長巖；3—晉寧期二長花崗巖；4—燕山早期第一階段花崗巖；5—燕山早期第二階段花崗巖；6—燕山晚期第一階段花崗巖；7—細(xì)晶巖脈、花崗斑巖脈；8—斷裂構(gòu)造；9—地質(zhì)界線、巖相界線；10—鈾礦床及名稱；11—取樣位置及編號圖2 洞上地區(qū)鈾礦地質(zhì)簡圖（據(jù)周建廷等，2011；秦程，2018修編）Fig.2 Uranium geological map of Dongshang deposit（modified after Zhou et al., 2011; Qin, 2018）1–Neoproterozoic Shuangqiaoshan Group; 2–granodiorite of Jinning Period; 3–monzonitic granite of Jinning Period; 4–granite of first stage in Early Yanshanian; 5–granite of second stage in Early Yanshanian; 6–granite of Late Yanshanian; 7–fine-grain dike or ranite-porphyry vein;8–fault structure; 9–geological boundary or lithologic interface; 10–uranium deposit; 11–sampling point and number

2 樣品和分析方法

洞上產(chǎn)鈾花崗巖采樣位置見圖2。LA–ICP–MS鋯石和獨(dú)居石U–Pb定年樣品選自JL2020-7樣品。在巖石學(xué)觀察的基礎(chǔ)上，選取新鮮樣品（JL2020-6、JL2020-7、JL2020-8）進(jìn)行全巖主微量元素及稀土元素分析。

2.1 巖相學(xué)特征

中粗粒斑狀黑（二）云母花崗巖，呈灰白色至淺肉紅色（圖3a），似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。礦物組成含量分別為石英（30%～35%）、鉀長石（20%～35%）、斜長石（15%～30%）、黑云母（5%～15%）和白云母（0%～10%），副礦物有磷灰石、鋯石、獨(dú)居石等。鏡下觀察，具似斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶為鉀長石和石英。鉀長石含量為10%～15%，呈寬板狀，卡氏雙晶及凈邊結(jié)構(gòu)，大?。?～6）mm×（6～12）mm，以條紋長石、正長石為主；石英粒徑為5 mm，部分可見裂紋（圖3b）?；|(zhì)為斜長石、微斜長石、石英、黑云母及白云母。斜長石呈半自形—自形柱狀，以更 -鈉長石為主，部分被白云母交代（圖3c）。石英呈他形粒狀，具有波狀消光。黑云母呈板狀，弱綠泥石化；白云母分為板狀和細(xì)小針狀、蠕蟲狀兩期，可見綠泥石和白云母組成的黑云母假晶（圖3d）。鈾礦化部位常見赤鐵礦化、硅化、水云母化、螢石化等熱液蝕變（圖3e、3f）。

Qtz—石英；Pl—斜長石；Ms—白云母；Chl—綠泥石；Kfs—鉀長石a—淺肉紅色中粗粒斑狀黑（二）云母花崗巖；b—似斑狀結(jié)構(gòu)，圖中石英斑晶超出視域（+）；c—斜長石被白云母交代，綠泥石呈黑云母假晶（+）；d—綠泥石和白云母組成黑云母的假晶（+）；e—野外露頭，發(fā)育鉀長石化、褐鐵礦化；f—巖石手標(biāo)本，見鉀長石化、水云母化圖3 洞上產(chǎn)鈾花崗巖巖石學(xué)特征Fig.3 Petrological characteristics of the U-bearing granite in Dongshang deposit(a) medium-coarse biotite granite; (b) orphyritic texture (+); (c) muscovitize (+); (d) chloritization and muscovitize (+); (e) K-alferation and ferritization of geological outcrop; (f) K-alferation and hydromicazation of hand specimens

2.2 主微量元素及稀土元素分析

主量元素檢測采用四硼酸鋰-偏硼酸鋰混合熔劑，與樣品混勻后在1150～1250℃下熔融并鑄成玻璃熔片，借助島津X熒光光譜儀進(jìn)行測定。X光管最大電壓40 kV，最大電流95 mA，利用康普頓射線為內(nèi)標(biāo)校正基體效應(yīng)。各元素含量測量范圍介于0.002%～99%之間。微量及稀土元素采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定，樣品前處理方式為封閉溶礦，用氫氟酸、高氯酸、硝酸、鹽酸等處理，檢測儀器為美國PerkinElmer公司NexION2000B型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，選擇不同質(zhì)核比的離子檢測某個離子的強(qiáng)度，計(jì)算某種元素的含量。儀器主要性能（Li（7）≤3% RSD，Y（89）≤3% RSD，Tl（204）≤3%RSD），霧化氣流量0.98 L/min，等離子體氣流1.2 L/min，射頻功率1200 W，用內(nèi)標(biāo)法進(jìn)行校正。

2.3 鋯石U–Pb年齡分析

鋯石制靶方法見宋彪等（2002）。鋯石陰極發(fā)光圖像拍攝和LA–ICP–MS鋯石U–Pb同位素測定均在中國地質(zhì)調(diào)查局鈾礦地質(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。借助New Wave 193 nm激光剝蝕系統(tǒng)和Thermo Fisher Neptune多接收等離子體質(zhì)譜儀進(jìn)行LA–ICP–MS分析，剝蝕孔徑35 μm，剝蝕頻率8 Hz，輸出能量5 mJ，年齡外標(biāo)為鋯石GJ-1，元素含量外標(biāo)為NIST610（肖志斌等，2017）。定年數(shù)據(jù)處理采用ICPMSDataCal 11.0（Liu et al.，2008，2010）進(jìn)行。樣品U-Pb年齡諧和圖繪制和年齡加權(quán)平均計(jì)算通過Isoplot /Ex_ver3（Ludwig，2003）完成。

2.4 獨(dú)居石U–Pb年齡分析

獨(dú)居石U–Pb年齡分析在東華理工大學(xué)核資源與環(huán)境國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成，借助GeoLasHD 193 nm激光剝蝕系統(tǒng)和7900 ICP–MS電感耦合等離子體質(zhì)譜儀進(jìn)行LA–ICP–MS分析，剝蝕孔徑16 μm，剝蝕頻率3 Hz，輸出能量3 mJ，年齡外標(biāo)為國際獨(dú)居石TS-Mnz，元素含量外標(biāo)為玻璃標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)NIST610。定 年 數(shù) 據(jù) 處 理 采 用ICPMSDataCal 11.0（Liu et al.，2008，2010）進(jìn)行。樣品U-Pb年齡諧和圖繪制和年齡加權(quán)平均計(jì)算通過Isoplot /Ex_ver3（Ludwig，2003）完成。

3 分析結(jié)果

3.1 鋯石U–Pb年齡

洞上產(chǎn)鈾花崗巖樣品（JL2020-7）中鋯石呈無色透明或淺黃色，大部分晶型較好，短柱至長柱狀，長90～285 μm，寬45～90 μm，長/寬比1∶2～1∶3，CL圖像顯示鋯石韻律環(huán)帶清晰（圖4），具有核-邊結(jié)構(gòu)，為典型的巖漿結(jié)晶鋯石（吳元保和鄭永飛，2004）。

圖4 洞上產(chǎn)鈾花崗巖CL圖像、測點(diǎn)位置及206Pb/238U視年齡值Fig.4 CL images，analysis point and 206Pb/238U apparent ages of the U-bearing granite in Dongshang deposit

文章對樣品（JL2020-7）中28顆鋯石進(jìn)行了29個測點(diǎn)分析，結(jié)果列于表1。鋯石中U含量為135×10-6～5890×10-6，Th含量為102×10-6～1980×10-6，Th/U=0.05～1.49（平均值0.53>0.3），屬巖漿結(jié)晶鋯石（吳元保和鄭永飛，2004）。在206Pb/238U-207Pb/235U諧和圖中，數(shù)據(jù)點(diǎn)大都落在諧和線上或靠近諧和線，下交點(diǎn)年齡為152±1 Ma（圖5a）。其中19個206Pb/238U視年齡值介于154～150 Ma之間的測點(diǎn)加權(quán)平均年齡為152±1 Ma（MSWD=1.3；圖5b），表明洞上產(chǎn)鈾花崗巖形成于燕山早期（晚侏羅世）。

表1 洞上產(chǎn)鈾花崗巖鋯石LA–ICP–MS U–Pb定年分析結(jié)果Table 1 Data of LA–ICP–MS zircon U–Pb dating of the U-bearing granite in Dongshang deposit

圖5 洞上產(chǎn)鈾花崗巖鋯石U–Pb諧和圖和加權(quán)平均206Pb/238U年齡圖Fig.5 Concordia diagrams of the zircon U–Pb dating and weighted mean diagrams of 206Pb/238U apparent ages for the U-bearing granite in Dongshang deposit

3.2 獨(dú)居石U–Pb年齡

洞上產(chǎn)鈾花崗巖樣品（JL2020-7）中獨(dú)居石呈淺黃色、透明，為半自形—自形短柱狀、粒狀，粒徑40～180 μm。背散射（BSE）圖像中獨(dú)居石內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻，部分邊部出現(xiàn)晶棱圓化、港灣狀結(jié)構(gòu)，無明顯環(huán)帶。獨(dú)居石U–Pb同位素測定結(jié)果見表2。對19顆獨(dú)居石進(jìn)行U–Pb同位素測年，共獲得19個有效點(diǎn)，208Pb/232Th年齡值大多分布于諧和曲線上或附近（圖6a），下交點(diǎn)年齡151±1 Ma（MSWD=1.16）；對其中15個諧和測點(diǎn)的206Pb/238U年齡進(jìn)行加權(quán)平均，結(jié)果為151±2 Ma（MSWD=1.6；圖6b），表明洞上產(chǎn)鈾花崗巖形成于燕山早期（晚侏羅世）。

表2 洞上產(chǎn)鈾花崗巖獨(dú)居石LA–ICP–MS U–Pb定年分析結(jié)果Table 2 Data of LA–ICP–MS monaite U–Pb dating of the U-bearing granite in Dongshang deposit

3.3 地球化學(xué)特征

洞上產(chǎn)鈾花崗巖的主微量元素和稀土元素檢測結(jié)果詳見表3。JL2020-6、JL2020-7和JL2020-8數(shù)據(jù)為此次測得，GF8-1、GF9-1、GF10-1和GF11-1數(shù)據(jù)引自王迪（2017）。

表3 洞上產(chǎn)鈾花崗巖主量元素（%）、微量元素（×10-6）及稀土元素（×10-6）分析結(jié)果Table 3 The analytical results major elements (%), trace elements (×10-6) and REEs (×10-6) of the U-bearing granite in Dongshang deposit

3.3.1 主量元素特征

洞上產(chǎn)鈾花崗巖SiO2含量為72.1%～75.6%（平均值73.9%），高硅；K2O含量為3.75%～4.77%（平均值4.33%），Na2O含 量 為3.36%～3.82%（平 均 值3.61%），K2O+Na2O含 量 為7.26%～8.43%（平 均 值7.95%），富堿；在SiO2-（K2O+Na2O）圖解上均投點(diǎn)于花崗巖區(qū)（圖7a），在SiO2-K2O圖解上落入高鉀鈣堿性系列（圖7b）。K2O/Na2O比值為1.07～1.42（平均值1.20），富鉀貧鈉。Al2O3含量為13.5%～15.2%（平均值14.4%），富 鋁，A/CNK=Al2O3/（CaO+Na2O+K2O）=1.12～1.29（平 均 值1.22>1.1），A/NK = Al2O3/（Na2O+K2O）=1.26～1.42（平 均 值 1.35）， 在 A/CNKA/NK圖解上均落于過鋁質(zhì)巖區(qū)（圖7c）。TiO2含量為0.07%～0.17%，低鈦，與副礦物中少見鈦鐵礦、磷灰石的特征一致。FeOT含量為0.75%～1.28%（平均值1.07%），MgO含 量 為0.19%～0.31%（平 均 值0.26%），Mg#=31.4～41.5（平 均 值36.1），貧 鐵 鎂。CaO和P2O5含量分別為0.43%～0.76%和0.23%～0.28%，在SiO2-P2O5圖解上SiO2與P2O5的含量呈明顯的正相關(guān)（圖7d），顯示S型花崗巖特征（王文龍等，2017）。這些主量元素特征表明，洞上產(chǎn)鈾花崗巖屬高鉀鈣堿性系列過鋁質(zhì)花崗巖，與華南殼源重熔型（S型）花崗巖主量元素特征一致（凌洪飛等，2006）。

JL數(shù)據(jù)為文中分析結(jié)果，GF數(shù)據(jù)引自王迪（2017）a—SiO2-(K2O+Na2O)圖（Middlemost，1994）；b—SiO2-K2O圖（Peccerillo and Taylor，1976）；c—A/CNK-ANK圖（Maniar and Piccoli，1989）；d—SiO2-P2O5圖圖7 洞上產(chǎn)鈾花崗巖主量元素圖解Fig.7 Main element diagrams of the U-bearing granite in Dongshang deposit(a) SiO2–(K2O+Na2O) diagram (Middlemost, 1994); (b)SiO2–K2O diagram (Peccerillo and Taylor, 1976); (c) A/CNK–ANK diagram (Maniar and Piccoli, 1989); (d) SiO2–P2O5 diagramThe JL data was analyzed for this article; The GF data was quoted from Wang (2017).

3.3.2 微量元素特征

洞上產(chǎn)鈾花崗巖富集Rb、U、Pb和Ta，虧損Ba、Sr和Nb、Ti，屬低Ba、Sr花崗巖，是殼源物質(zhì)低程度部分熔融的產(chǎn)物（Harris and Inger，1992）。微量元素蛛網(wǎng)圖左側(cè)隆起、右側(cè)平緩（圖8a），與華南殼源重熔型（S型）花崗巖微量元素特征一致（凌洪飛等，2006）。Zr、Nb、Ce和Y含 量 偏 低，Zr+Nb+Ce+Y含量為57.0×10-6～136×10-6，遠(yuǎn)低于A型花崗巖中Zr+Nb+Ce+Y含量的下限（350×10-6，Whalen et al.，1987）。Nb/Ta比值2.14～5.79（平均值2.98）遠(yuǎn)小于正?；◢弾r值（Nb/Ta=11），Zr/Hf比值26.4～44.8，有3個樣品Zr/Hf比值40.7～44.8高于正?；◢弾r值（Zr/Hf=33 ～ 40），說明該類巖漿演化過程中存在熔體與富揮發(fā)分流體的相互作用，使得Ta、Zr趨向富集而Nb、Hf相對虧損。U含量為8.44×10-6～35.9×10-6，整體大于8×10-6，屬富鈾花崗巖，與華南鈾成礦省產(chǎn)鈾花崗巖的特征一致。

JL數(shù)據(jù)為此研究分析結(jié)果，GF數(shù)據(jù)引自王迪（2017）a—微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖；b—稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線圖8 洞上產(chǎn)鈾花崗巖微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖及稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線（標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值引自Sun and McDonough （1989））Fig.8 Primitive mantle-normalized trace element spider diagram and chondrite-normalized REE distribution pattern of the U-bearing granite in Dongshang deposit (normalized values after Sun and McDonough(1989))(a) Primitive mantle-normalized trace element spider diagram; (b) Chondrite-normalized REE distribution patternThe JL data was analyzed for this article; The GF data was quoted from Wang (2017).

3.3.3 稀土元素特征

洞上產(chǎn)鈾花崗巖ΣREE=21.6×10-6～50.7×10-6（平均 值39.6×10-6），LREE/HREE=6.75～8.07（平 均 值7.51），（La/Yb）N=8.50～12.0（平均值10.1），明顯富集輕稀土，虧損重稀土。（La/Sm）N=2.78～3.61（平均值3.13），輕稀土分餾明顯；（Gd/Yb）N=1.86～2.32（平均值2.16），重稀土分餾較弱。球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線呈現(xiàn)輕稀土配分曲線相對較陡而重稀土配分曲線相對平坦的特征（圖8b）；δEu=0.34～0.48（平均值0.39），Eu虧損較明顯，與華南殼源重熔型（S型）花崗巖稀土元素特征一致（凌洪飛等，2006）。

4 討論

4.1 成巖時代

近些年，部分學(xué)者對甘坊巖體內(nèi)鈮鉭鋰等稀有金屬礦產(chǎn)的賦礦圍巖開展了鋯石U-Pb定年，年齡介于147～141 Ma之間（王迪，2017；秦程，2018；劉瑩，2019），并對花崗巖中含鈾的鈮鐵礦族礦物開展U-Pb定年，年齡為144 Ma（劉瑩，2019；Xie et al.，2019）。但是產(chǎn)鈾花崗巖的形成時代尚未精確厘定。文章對洞上鈾礦床產(chǎn)鈾花崗巖中含鈾副礦物——鋯石和獨(dú)居石開展LA-ICP-MS U-Pb定年，獲得年齡為152～151 Ma（圖5，圖6），表明該花崗巖形成于晚侏羅世，是燕山早期酸性巖漿上侵的產(chǎn)物。

4.2 源區(qū)性質(zhì)與巖石成因

洞上產(chǎn)鈾花崗巖室內(nèi)定名為中粗粒斑狀黑（二）云 母 花 崗 巖，高 硅（w（SiO2）>70%）、富 鋁（A/CNK>1.1），屬高鉀鈣堿性系列花崗巖；在A/CNK-A/NK、SiO2-P2O5圖解（圖7c、7d）以及（Zr+Nb+Ce+Y）-（K2O+Na2O）/CaO和 （Zr+Ce+Y）-（Rb/Ba）圖解上（圖9a、9b）大都投點(diǎn)于或靠近S型花崗巖區(qū)。

FG—酸性花崗巖；OGT—未發(fā)生分異花崗巖；JL數(shù)據(jù)為文中分析結(jié)果，GF數(shù)據(jù)引自王迪（2017）a—（Zr+Nb+Ce+Y）-（（K2O+Na2O）/Ca2O）圖解（底圖引自Whalen et al.（1987））；b—（Zr+Ce+Y）-（Rb/Ba）圖解（底圖引自Whalen et al.（1987））圖9 洞上產(chǎn)鈾花崗巖巖石類型判別圖解Fig.9 Discrimination diagrams for the rock-type of the U-bearing granite in Dongshang deposit(a) (Zr+Nb+Ce+Y)–((K2O+Na2O)/Ca2O) diagram (Schema from Whalen et al.(1987)); (b) (Zr+Ce+Y)–(Rb/Ba) diagram (Schema from Whalen et al.(1987))

過鋁質(zhì)花崗巖的CaO/Na2O>0.3，暗示源區(qū)物質(zhì)富含斜長石；CaO/Na2O<0.3，暗示源區(qū)物質(zhì)富黏土礦物（Sylvester，1998；蘭鴻鋒等，2016）。洞上產(chǎn)鈾花崗巖CaO/Na2O=0.13～0.20<0.3，表明其源區(qū)物質(zhì)主要是富黏土礦物的泥質(zhì)巖石，與Rb/Sr-Rb/Ba和（Na2O+K2O）/（MgO+FeOT+TiO2）-（Na2O+K2O+MgO+FeOT+TiO2）圖解中該類花崗巖投點(diǎn)于“富黏土源區(qū)-泥巖”區(qū)和“富白云母的變泥質(zhì)巖”區(qū)的結(jié)果一致（圖10），暗示其源區(qū)物質(zhì)可能是在大陸穩(wěn)定區(qū)經(jīng)歷強(qiáng)烈地殼化學(xué)風(fēng)化和較弱物理剝蝕的貧斜長石的黏土泥質(zhì)巖（蘭鴻鋒等，2016）。

巖石和礦物的微量元素含量在巖漿演化過程中變化明顯，是推演構(gòu)造-巖漿作用等地質(zhì)過程的有效示蹤劑（趙振華，1992；Zhao and Zhou，1997；王濤等，2019；郭小飛等，2022）。洞上產(chǎn)鈾花崗巖具有較高的Rb/Sr和Rb/Nb比值，平均值分別為12.6和32.4，暗示其源巖為成熟度較高的陸殼物質(zhì)。Rb/Sr和Rb/Ba比值與SiO2含量呈弱的正相關(guān)關(guān)系，暗示該類花崗質(zhì)巖漿經(jīng)歷了較強(qiáng)的結(jié)晶分異演化。重稀土元素弱分異，（Gd/Yb）N=1.86～2.32，暗示巖漿源區(qū)較深。負(fù)Eu異常明顯，δEu=0.34～0.48，暗示巖漿演化過程中存在較強(qiáng)的斜長石分離結(jié)晶或者源區(qū)物質(zhì)為貧斜長石的黏土泥質(zhì)巖（陳迪等，2022）。

結(jié)合洞上產(chǎn)鈾花崗巖所在的甘坊巖體周緣出露新元古界雙橋山群安樂林組，巖石組合以變余粉砂巖、砂巖和板巖夾灰黑色炭質(zhì)板巖為主，分析認(rèn)為該類花崗巖可能是上地殼富鋁的淺變質(zhì)巖系（雙橋山群）在減壓增溫的條件下部分熔融的產(chǎn)物。

4.3 成巖構(gòu)造背景

華南中生代花崗巖的成因主要是地殼物質(zhì)的部分熔融，地幔物質(zhì)參與較少，并且大規(guī)模印支—燕山期巖漿上侵的動力學(xué)背景是從擠壓-伸展轉(zhuǎn)向后碰撞階段的拉張環(huán)境，表現(xiàn)為多階段多幕次脈動式活動的特點(diǎn)（譚俊等，2007；王莉娟等，2013；郭春麗等，2014；孫建東等，2022）。燕山運(yùn)動被劃分出造山 的 主 擠 壓（165～145 Ma）、過 渡（145～130 Ma）、主伸展（130～110 Ma）、次擠壓（110～90 Ma）和再伸展（90～80 Ma）等多個階段（董樹文等，2007；張?jiān)罉虻龋?007；項(xiàng)新葵等，2015a，2015b）。燕山早期江南造山帶再次活化，構(gòu)造-巖漿活動背景由先擠壓轉(zhuǎn)向拉張-伸展（毛景文等，2011），構(gòu)造應(yīng)力場的轉(zhuǎn)換利于幔源物質(zhì)上涌，進(jìn)而誘發(fā)九嶺地區(qū)殼源物質(zhì)發(fā)生重熔，形成過鋁質(zhì)中酸性、酸性巖漿。

洞上產(chǎn)鈾花崗巖在Rb–（Y+Nb）和Ta–Yb圖解上投點(diǎn)于同碰撞花崗巖區(qū)，靠近后碰撞花崗巖區(qū)（圖11），表明該花崗巖是燕山早期主擠壓階段（165±5～145 Ma）九嶺地區(qū)新元古界雙橋山群富白云母的變泥質(zhì)巖在碰撞造山的背景下經(jīng)不同程度部分熔融形成的酸性巖漿，沿東西向、北東向斷裂上侵、冷凝的產(chǎn)物（毛景文等，2008）。

syn-COLG—同碰撞花崗巖；WPG—板內(nèi)花崗巖；post-COLG—后碰撞花崗巖；VAG—火山弧花崗巖；ORG—洋脊花崗巖；JL數(shù)據(jù)為文中分析結(jié)果，GF數(shù)據(jù)引自王迪（2017）a—Rb–（Y+Nb）圖解（底圖引自Pearce（1996））；b—Ta–Yb圖解（底圖引自Pearce（1996））圖11 洞上產(chǎn)鈾花崗巖構(gòu)造環(huán)境判別圖解Fig.11 Discrimination diagrams for the tectonic environment of the U-bearing granite in Dongshang deposit(a) Rb–(Y+Nb) diagram (Schema from Pearce (1996)); (b)Ta–Yb diagram (Schema from Pearce (1996))

4.4 鈾成礦潛力分析

花崗巖中鋯石的高U含量、低Th/U比值是判別產(chǎn)鈾與非產(chǎn)鈾花崗巖的有效依據(jù)之一（陳振宇和王登紅，2014）。洞上產(chǎn)鈾花崗巖JL2020-7樣品中28顆鋯石的U、Th含量均變化較大，U含量為135×10-6～5890×10-6（平 均 值1456×10-6>1000×10-6），Th含量為102×10-6～1980×10-6，Th/U比值平均為0.53（接近0.52；表3），與產(chǎn)鈾花崗巖的鋯石特征一致。在CaO/Na2O–Al2O3/TiO2圖解中，洞上產(chǎn)鈾花崗巖與諸廣花崗巖型鈾礦集區(qū)產(chǎn)鈾的長江巖體和桃山鈾礦田產(chǎn)鈾的打鼓寨巖體均投點(diǎn)于產(chǎn)鈾花崗巖區(qū)（圖12）。

圖中源區(qū)劃分引自Sylvester（1998）；產(chǎn)鈾、非產(chǎn)鈾和過渡型花崗巖區(qū)劃分引自蘭鴻鋒等（2016）；JL數(shù)據(jù)為文中分析結(jié)果，GF數(shù)據(jù)引自王迪（2017），打鼓寨巖體數(shù)據(jù)引自徐勛勝等（2021），長江巖體數(shù)據(jù)引自田澤瑾（2014）圖12 花崗巖與源巖關(guān)系圖Fig.12 Relation diagram of granite and source rock

在《花崗巖型鈾礦找礦指南（EJ/T976—96）》（中國核工業(yè)總公司，1996）中，產(chǎn)鈾花崗巖是指產(chǎn)有鈾礦床和具有潛在鈾資源的花崗巖，地質(zhì)特征包括地殼成熟度高、基底巖石鈾含量高、多階段巖漿活動、酸性和中基性巖脈發(fā)育、斷裂發(fā)育、白云母化和堿交代作用強(qiáng)烈、鈾場和γ場不均勻、出現(xiàn)偏高場等，屬殼源重熔型（S型）花崗巖；副礦物以鈦鐵礦系列為主，富硅（SiO2含量為70%～75%），富堿（K2O+Na2O含 量 為7%～9%），鋁 過 飽 和（A/CNK>1.10），鉀大于鈉，銣鍶初始比大于0.710，富含U（含量>8×10-6）、Rb、Cs、Li、Be、W、Sn、Ta和F等 元素，Rb/Sr比值高，Th/U比值小于3，輕稀土富集，銪負(fù)異常明顯，鋯石鈾含量高。

洞上產(chǎn)鈾花崗巖Rb/Sr比值（平均值12.6）和Rb/Nb比值（平均值32.4）高，CaO/Na2O（平均值0.17）<0.3，暗示其源自成熟度較高的陸殼物質(zhì)，且源區(qū)物質(zhì)以富黏土的泥質(zhì)巖為主。該花崗巖所處的甘坊巖體是燕山期早晚2期共3階段7次中酸性—酸性巖漿脈動式活動的產(chǎn)物。巖體內(nèi)北東、北北東向硅化斷裂發(fā)育，自變質(zhì)蝕變以白云母化為主，沿?cái)嗔殉Ｒ姵噼F礦化、硅化、水云母化、螢石化等熱液蝕變。并且，該花崗巖是過鋁質(zhì)高鉀鈣堿性S型花崗巖，顯微鏡下見磷灰石、鋯石、獨(dú)居石等副礦物，富硅（SiO2平均含量73.9%）、富堿（K2O+Na2O平均含量7.95%）、鋁過飽和（A/CNK平均值1.22）、鉀大于鈉（K2O/Na2O平均值1.20），富含U（U平均含量20.5×10-6）、Rb、Cs、Li、Be、W、Sn、Ta和F等元素，釷鈾比值（平均值0.31）小于3，輕稀土富集（LREE/HREE平均值7.51）、銪負(fù)異常明顯（δEu平均值0.39），鋯石U（平均含量1456×10-6）高。這些地球化學(xué)組分特征與諸廣花崗巖型鈾礦集區(qū)產(chǎn)鈾的長江巖體和桃山鈾礦田產(chǎn)鈾的打鼓寨巖體的地球化學(xué)組分特征一致（表4），表明該花崗巖具有提供鈾源的條件與潛力。

表4 洞上產(chǎn)鈾花崗巖、長江巖體、打鼓寨巖體巖石地球化學(xué)組分對比表Table 4 Comparison table of petrogeochemical components of Dongshang U-bearing granite, Changjiang granite and Daguzhai granite

5 結(jié)論

（1）洞上產(chǎn)鈾花崗巖為中粗粒斑狀黑（二）云母花崗巖，鋯石和獨(dú)居石U-Pb年齡分別為152±1 Ma和151±2 Ma，年齡在誤差范圍內(nèi)一致，表明該花崗巖是燕山早期酸性巖漿上侵的產(chǎn)物。

（2）洞上產(chǎn)鈾花崗巖富硅、高堿、富鉀貧鈉、高鋁、低鈦、貧鐵鎂，微量元素Ba、Sr、Nb、Ti虧損、Rb、U、Pb、Ta富集，輕稀土富集且分餾明顯，屬高鉀鈣堿性過鋁質(zhì)S型花崗巖，是燕山早期同碰撞造山的主擠壓階段九嶺地區(qū)新元古界雙橋山群安樂林組富白云母的變泥質(zhì)巖部分熔融的產(chǎn)物。

（3）洞上產(chǎn)鈾花崗巖與產(chǎn)鈾的長江巖體、打鼓寨巖體具有相似的巖石地球化學(xué)特征，富鈾、Rb/Sr比值高、Th/U比值小于3、鋯石鈾含量高等指示其為產(chǎn)鈾花崗巖，具有提供鈾源的條件與潛力。